Dan Meyer 談數學課程需要改頭換面

Dan Meyer: Math class needs a makeover

現今的數學課程教育學生期待-並擅長-解決由數字堆砌而成的作業,這剝奪了孩子一種比解題還重要的能力:規劃問題。在TEDxNYED中,Dan Meyer示範一些能鼓勵學生停下腳步思考的數學課堂測驗。

講者介紹

Dan Meyer

Dan Meyer正探索一種方法,教育老師該如何教導孩子。

Dan Meyer問,「怎樣才能為學生設計出理想的學習經驗?」身為一個Google兼職員工、有影響力的部落客和專職高中數學老師,他的觀點是,課程設計、教師培訓和老師所具備的能力,可由教導學生的第一手經驗獲得,亦可藉由科技發展趨勢及網路討論獲得。 Dan Meyer以全國性的巡迴演講肩負起傳播這個深具啟發性訊息的使命-老師「別幫太多忙」,並鼓勵學生規畫解決數學問題的步驟。 「我在高中教數學。我賣的是一種市場不想要,但法律規定必須購買的產品。」 -Dan Meyer

譯者介紹

翻譯人員洪曉慧

繁體編輯朱學恒、洪曉慧

簡體編輯朱學恒、洪曉慧

檔案後製處理洪曉慧、謝旻均


Dan Meyer 談數學課程需要改頭換面

  • 請各位回想一下,是否曾非常喜歡某樣東西,例如一部電影、一張唱片、一首歌,或是一本書,你全心全意地向你所鍾愛的人推薦,你預期對方會有和你一樣的反應,等著等著,得到的答案卻是他恨死那東西了。在這場演講的介紹階段,我要告訴各位,這正是我過去六年每個工作天所面臨的情形。我在高中教數學,我販賣一種市場不想要,但法律規定必須購買的產品。我的意思是,這真是虧本生意。

    我在學生學習數學過程中所見的刻板印象,對大家來說也都適用;如果我給各位做一個代數(II)的期末測驗,我預測及格率不會超過百分之二十五,這兩個事實並不是你或我學生的問題,而是當今美國所謂的數學教育面臨的問題。

    首先,我將數學分成兩類,第一類是計算。這些內容你們大概都忘光了,例如將各項係數大於一的二次方程式做因式分解。這些東西很容易重新學習,假如你有相當堅實的推理基礎、數學推理基礎,我們稱之為數學程序在週遭世界的實際應用。這很難教,這是我們希望學生即使將來不進入數學領域工作,也能保有的能力;這也是以美國現今教學的方式,幾乎肯定無法使學生保有的能力。所以,我將告訴各位為什麼會這樣,為什麼這對社會來說是個不幸,我們能在這方面做些什麼,最後,為什麼現在是身為數學老師的大好時機。

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  • 首先,有五種徵兆,顯示你在課堂上所做的數學推理方式是錯誤的。第一是缺乏主動性,學生們不會自動自發的學習,當課程告一個段落,馬上有五隻手舉起來,要求你到他們課桌旁全部重新解釋一遍。學生缺乏持續力,記不得學過的東西;你會發現,三個月後,全部教過的觀念都得重新解釋一遍。我學生中有99%對解讀文字題很反感,另外1%的學生則熱衷於尋找應用在題目上的公式,這是相當沒有建設性的學習方式。

    David Milch是《化外國度》(Deadwood)及其他一些精彩電視節目的創作者,對上述情況有個很棒的形容。他誓言停止創作當代戲劇及現今的單元連續劇,因為他意識到,當一個人每天花四小時沉溺在像《二個半男人》這種節目中時,沒有冒犯之意;他說,這會將神經傳導路徑形塑成期待簡單問題,他稱之為「一種無法做決定的焦慮」。人們對無法很快解決的問題沒有耐心,期望各種問題都像情境劇一樣,可以在22分鐘、三個廣告及一個罐頭笑聲中完成。我告訴大家,你們都知道,沒有一個值得解決的問題會那麼簡單。我非常擔心這一點,因為我將要在由我學生主宰的世界中退休,如果我用現在的方式教育他們,就是在跟我自己的未來及福祉過不去。我在這裡告訴大家,現今的教科書,尤其是那些已被大量採用的教科書,它們教導數學推理及耐心解決問題的方式,就像打開《二個半男人》節目,然後認為完成了一天的工作一樣。

    (笑聲)

    認真地看一下,這是一個來自物理教科書上的例子,在數學上也適用。注意看,首先它提供三個片段資訊,這些資訊最後都可套用到公式的某處,讓學生將結果計算出來。我相信在現實生活中,也請大家自問,哪些你解決過的、值得解決的問題,是事先就知道所有資訊的,或不需要由過多的資訊中過濾出有價值的部分,或資訊不足,你必須找出其他資訊補足。我想我們都同意,沒有任何值得解決的問題是像這樣的。我認為我們的教科書很瞭解該如何誤人子弟,因為,看看這個,這是一個練習題組,當實際做這個題組時,會看到像這樣的問題,我們只是換了數字並稍稍調整內容,如果學生仍不瞭解這類問題的模式,它會以解釋例題的方式幫助你回頭找到解題所需的公式,你事實上可以,我是說真的,將各個數字帶入公式,而不必懂物理,只要知道如何將教科書解碼即可,真令人汗顏。

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  • 我可以在數學方面更精準地將這個問題做個診斷,這是個很酷的問題,我很喜歡,它是用滑雪纜車來定義坡度及斜率。圖片中事實上有四個不同的階層,我很好奇你們是否可以看出,這四個不同的階層,特別是當它們被壓縮在一起,同時給學生看的時候,如何造成對解題無耐心的問題。我在這裡詳細說明一下,這裡有個圖形,還有數學結構,說明了格線、標度、標示、點、軸這類的元素,解題前有些次步驟,引導我們進入真正想要討論的答案,即哪個部分坡度最陡。

    我希望你們可以看得出來,我真的希望你們可以看出來,我們在此進行的,是採取一種強制性的問題及答案,但我們從這端舖了一條平順筆直的道路到另一端,並對學生跨過了途中一條小裂縫而讚不絕口,這就是我們現在的數學教育。所以我想告訴各位,如果我們可以用不同的方式將問題區分開來,並和學生們一起建立它們,就可以用耐心解決問題的方法,找到所有我們需要的資訊。

    因此在這裡,我以一個圖像開始,並立即問以下問題:哪一個部份坡度最陡?這就開始了對話,因為圖像被設計成可用兩種答案進行辯論,所以學生們開始彼此爭辯,朋友和朋友,一對一,或分組爭論,不論什麼方式,因此最終我們知道,討論銀幕左下方或是中線以上的滑雪者有點惱人,我們瞭解到,如果我們標上ABCD四點來討論會簡單些,這個做法很棒。當我們開始給坡度下定義時,我們瞭解到,如果能用一些標度將其簡化,具體說明其含義,會是個不錯的主意,然後,一直到這時候,我們才將數學結構放上。是數學提供了這些對話,而不是由對話提供數學。這時候,我告訴各位,十分之九的班級都有能力繼續解決斜率、坡度之類的問題,但如果有需要,學生們可以共同發展這些解題的次步驟。

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  • 你們可以比較這邊這個和那邊那個,哪個可以產生耐心解決問題及數學推理的效果?以我過去的教學經驗,答案顯而易見。我以在此所說的觀念呼應愛因斯坦的話,我相信愛因斯坦此言是經驗的結晶,他說,規畫問題之能力的重要性無與倫比;但在我實際經驗中,在美國,我們只是給學生問題,並沒有讓學生參與問題的規畫。

    所以我每星期五小時的課前準備工作中,有百分之九十的時間,是將這一類相當強制性的解題要素由教材中去除,然後重建成需要數學推理及耐心解題的形式,結果變成這樣。我喜歡這個跟水槽有關的題目,題目是:將水槽灌滿需要多久時間?瞭解嗎?我做的第一件事是,將教材中所有的次步驟刪除,學生必須自己發展這些,他們必須自己規劃解題的次步驟,然後注意到,所有寫在那裡的資訊都是解題所需,沒有一個是多餘的。我們先刪掉這些,學生必須自己決定,好,像是跟水槽高度有關嗎?跟尺寸有關嗎?跟閥的顏色有關嗎?哪些才是相關因素?以現今數學課程來說,這是個資訊相當不足的題目;這是個水槽,將它裝滿水需時多久,題目就是這樣。

    因為現在是21世紀,所以我們喜歡用真實世界的元素來表達題目,而不是用教科書中常見的簡圖或剪貼圖。我們到外面去,照一張實物的相片,現在我們就有真實的物體了。需時多久才能將水裝滿呢?甚至更好些,我們拍攝影片,記錄人們裝水的過程,水灌得很慢,惱人的慢,過程冗長乏味,學生們不斷地看錶,翻著白眼,不時地想著,「天啊,到底要多久才會灌滿。」(笑聲)這樣各位就知道學生是怎麼被我騙上鉤的,對吧?

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  • 這個問題,就是這個,對我來說很有趣,因為就像我在介紹時所說的,因為沒經驗,所以我教導兒童,我教都是一些最需要輔導的孩子,有些孩子不願加入關於數學的討論,因為別人知道解題公式,別人比他更瞭解如何運用公式,所以他不願談論。但在這裡,每個人都位於直覺上的公平立足點,每個人都有用水裝過什麼的經驗,所以當我要孩子回答裝滿水需要多久時間這個問題時,就讓這些對數學或交談有恐懼感的孩子們加入了討論,我把學生姓名寫在黑板,連到他所猜的答案上,學生們就被帶入這個情境中了,然後依據我之前所述的程序進行。最棒的部份,或其中較佳的部份是,我們並非藉由教師版教科書後的解題提要來找答案,而只是將影片一直看到結束。(笑聲)那很可怕,對吧!因為教師版教科書後解題提要中的理論模式總是管用,那很棒,但當理論和實際情況不符合,談到錯誤的來源時,就令人驚慌了。但這些對話相當珍貴,是最有價值的精華。

    我在此報告一些相當有趣的教學收穫,我學生第一天來上課時,已染上這些錯誤的學習方式病毒(1缺乏主動性2缺乏堅持性3缺乏持續力4對文字題反感5熱衷於公式)但一學期之後,他們變成這樣,我可以將一些全新的、他們完全不熟悉的教材寫在黑板上,然後他們會展開討論,時間比學期初長大約三或四分鐘。這真的很有趣,學生們不再對文字題反感,因為我們已經重新定義了文字題的做法;學生不再對數學產生恐懼,因為我們已逐漸重新定義數學的含義,這使數學變得有趣多了。

    我鼓勵數學老師們多使用多媒體,因為它可將真實世界以高解析度、全彩的方式帶入教室;在公平的立足點上鼓勵學生運用直覺;盡可能詢問最簡短的問題,讓特定的問題在對話中出現;讓學生自己建構問題,因為愛因斯坦說應該這麼做;最後一點,總之,不要幫太多忙。因為教科書總是用錯誤的方式幫倒忙,它免除你培養學生耐心解決問題及數學推理的責任,所以別幫太多忙。

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  • 為什麼現在正是身為數學教師的好時機?因為我們口袋裡現在就有可以創造出這些高品質教材的工具,它相當普遍也相當便宜,而自由傳播教材的工具,在開放授權下,成了史上最便宜、最普及的方式。不久之前,我在我的部落格中放了一系列影片,兩星期內就有六千次點閱率,現在我仍會接到一些我從未去過的國家的老師來信,寫著,「哇!沒錯,我們確實藉此展開很棒的討論。喔!順便提一下,這是我將你的教材稍做改進的方法。」真的太棒了。我最近在部落格上貼了這個問題:在雜貨店裡,你會排哪一條櫃檯結賬?是一輛其中有19項物品的購物車後,還是排在四輛購物車後,其中分別有3、5、2、1項物品?這牽涉到線性規劃問題,是我課堂上的好教材,結果,這個問題讓我在幾星期前上了「早安美國」節目,真是太不可思議了,對吧?

    從以上所談到的一切,我得到一個結論:不只是學生,一般人也很渴望得知這些,數學彰顯了真實世界的合理性,數學也是描述人類直覺的詞彙。所以我鼓勵大家,不論你們的教育程度如何,不論你是學生、家長、老師、政策制定者或其他身份,請堅持必須有更好的數學教學課程,我們需要更多耐心解決問題的人。謝謝。

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